基于主成分分析結(jié)合智能感官評(píng)價(jià)法優(yōu)化蒜姜復(fù)合調(diào)味汁配方研究

黃娟 貢湘磊

DOI：10.3969/j.issn.1000-9973.2024.05.019

引文格式：黃娟，貢湘磊.基于主成分分析結(jié)合智能感官評(píng)價(jià)法優(yōu)化蒜姜復(fù)合調(diào)味汁配方[J].中國(guó)調(diào)味品，2024，49（5）：120-123，155.

HUANG J， GONG X L.Optimization of formula of garlic and ginger compound sauce based on principal component analysis and intelligent sensory evaluation method[J].China Condiment，2024，49（5）：120-123，155.

摘要：為優(yōu)化蒜姜復(fù)合調(diào)味汁配方，利用智能感官評(píng)價(jià)法，選擇感官分析、色差分析、電子舌和電子鼻評(píng)判蒜姜復(fù)合調(diào)味汁的品質(zhì)，基于主成分分析法篩選出決定蒜姜復(fù)合調(diào)味汁品質(zhì)的前兩個(gè)因素；再以這兩個(gè)因素作為比較系數(shù)，在固定生抽醬油體積比5%、料酒體積比5%的條件下，調(diào)整蒜、姜比例，以蒜姜的質(zhì)量比為1∶1、1∶2、2∶1制作蒜姜復(fù)合調(diào)味汁，優(yōu)化蒜姜復(fù)合調(diào)味汁配方。研究結(jié)果表明，電子舌響應(yīng)值和色差值的累計(jì)方差貢獻(xiàn)率為99.65%，可用于對(duì)蒜姜復(fù)合調(diào)味汁品質(zhì)的綜合評(píng)價(jià)。在蒜姜的質(zhì)量比為1∶2、生抽醬油體積比為5%和料酒體積比為5%的條件下，蒜姜復(fù)合調(diào)味汁的品質(zhì)綜合評(píng)分較高，此款復(fù)合調(diào)味汁適宜作為腌制復(fù)合調(diào)料汁使用，適用于肉類和水產(chǎn)品的烹調(diào)。

關(guān)鍵詞：主成分分析；智能感官評(píng)價(jià)；蒜姜復(fù)合調(diào)味汁

中圖分類號(hào)：TS201.1????? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A????? 文章編號(hào)：1000-9973（2024）05-0120-04

Optimization of Formula of Garlic and Ginger Compound Sauce Based on

Principal Component Analysis and Intelligent Sensory Evaluation Method

HUANG Juan， GONG Xiang-lei

（Culinary Science and Technology Department， Jiangsu College of Tourism， Yangzhou 225000， China）

Abstract： To optimize the formula of garlic and ginger compound sauce， intelligent sensory evaluation method is used， and sensory analysis， color difference analysis， electronic tongue and electronic nose are selected to evaluate the quality of garlic and ginger compound sauce. Based on principal component analysis method， the first two factors that determine the quality of garlic and ginger compound sauce are screened. With these two factors as the comparison coefficients， under the conditions of the volume ratio of light soy sauce of 5% and the volume ratio of cooking wine of 5%， the garlic-ginger ratio is adjusted to produce garlic and ginger compound sauce： the mass ratio of garlic to ginger is 1∶1， 1∶2， 2∶1， and the formula of garlic and ginger compound sauce is optimized. The research results indicate that the cumulative variance contribution rate of electronic tongue response value and color difference value is 99.65%， which can be used for comprehensive evaluation of the quality of garlic and ginger compound sauce. Under the conditions of the mass ratio of garlic to ginger of 1∶2， light soy sauce volume ratio of 5%， and cooking wine volume ratio of 5%， the comprehensive score of the quality of garlic and ginger compound sauce is high. This compound sauce is suitable for using as a pickling compound sauce and is suitable for cooking meat and aquatic products.

Key words： principal component analysis （PCA）; intelligent sensory evaluation; garlic and ginger compound sauce

收稿日期：2023-12-18

基金項(xiàng)目：揚(yáng)州市社科研究重點(diǎn)課題（揚(yáng)社聯(lián)[2021]16號(hào)）

作者簡(jiǎn)介：黃娟（1988—），女，江蘇徐州人，講師，碩士，研究方向：食品工程。

中餐烹飪中，一般利用生姜、大蒜、蔥等具有特殊辛香味道的食材對(duì)肉類、水產(chǎn)品進(jìn)行調(diào)味。由于這些食材具有特殊的揮發(fā)性氣味和可溶性元素，對(duì)肉類、水產(chǎn)品的腥味有較好的去除作用，因此廣受喜愛(ài)[1]。在現(xiàn)代快節(jié)奏、高效率的生活需求下，將蒜、姜、生抽醬油、料酒等以一定比例調(diào)和制成復(fù)合調(diào)味汁，從而實(shí)現(xiàn)在肉類、水產(chǎn)品加工過(guò)程中添加一種復(fù)合調(diào)味汁即可完成去腥、調(diào)味等作用，使烹飪菜肴的口感和風(fēng)味提升，同時(shí)豐富菜肴的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。

感官分析是食品品質(zhì)分析中最常用也是最基礎(chǔ)的方法之一，是通過(guò)人的感覺(jué)器官對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)的方法，包括視覺(jué)、嗅覺(jué)、味覺(jué)、觸覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)，通過(guò)這些感官評(píng)分能夠幫助人們感知并評(píng)價(jià)產(chǎn)品的質(zhì)量[2]。電子舌是由交互敏感傳感器陣列、信號(hào)采集裝置、基于一定模式識(shí)別的數(shù)據(jù)處理方式共同構(gòu)建的、能對(duì)滋味進(jìn)行定性定量分析的儀器。通過(guò)電子舌可以模擬人類味覺(jué)系統(tǒng)，對(duì)信號(hào)采集裝置采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，最終獲得樣品的滋味參數(shù)[3-4]。色差是食品重要的物理指標(biāo)之一，將調(diào)味品加入烹飪菜肴中，由于調(diào)味汁本身的顏色可能會(huì)對(duì)最終烹飪的菜肴造成影響，因此調(diào)味汁的色差在烹飪中也有重要的決定作用。電子鼻主要是針對(duì)食品的揮發(fā)性氣味進(jìn)行分析，反映食品的總體揮發(fā)性風(fēng)味信息[5-6]。

主成分分析（principal component analysis，PCA）是一種將多個(gè)變量轉(zhuǎn)換為少數(shù)幾個(gè)累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到較高水平的主成分的分析方法，能夠降低數(shù)據(jù)獲取的難度，提升計(jì)算效率。本研究在前期預(yù)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，固定生抽醬油添加量5%（體積比）、料酒添加量5%（體積比）和蒜姜比為1∶1（質(zhì)量比），進(jìn)行蒜姜復(fù)合調(diào)味汁感官剖面分析、色差、電子鼻和電子舌參數(shù)檢測(cè)，通過(guò)主成分分析法確定累計(jì)貢獻(xiàn)率較高的兩個(gè)主成分，并利用這兩個(gè)主成分對(duì)3種不同蒜姜質(zhì)量比調(diào)配的復(fù)合調(diào)料汁風(fēng)味進(jìn)行篩選，最終獲得調(diào)味品質(zhì)最佳的調(diào)味汁配方。本研究對(duì)蒜姜復(fù)合調(diào)味汁的綜合評(píng)價(jià)提供了理論依據(jù)，同時(shí)也為該復(fù)合調(diào)味汁的配方優(yōu)化提供了技術(shù)支持。

1? 材料與方法

1.1? 實(shí)驗(yàn)材料

生姜、大蒜、生抽醬油、料酒：購(gòu)自揚(yáng)州市大潤(rùn)發(fā)超市（江陽(yáng)路店）。

1.2? 實(shí)驗(yàn)儀器

HS-204S分析天平、TR-01高速離心機(jī)、AS-01超微粉碎機(jī)? 揚(yáng)州市精策儀器儀表有限公司；BA-301S電子舌、TIN-3電子鼻、JGA-02色差分析儀? 通用實(shí)驗(yàn)科技（中國(guó)）有限公司。

1.3? 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1? 蒜姜復(fù)合調(diào)味汁制備方法

將購(gòu)置的大蒜、生姜清洗、去皮后，利用超微粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎，粉碎后所有物料全部轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中，準(zhǔn)確加入5.0 mL料酒、5.0 mL生抽醬油，用雙蒸水定容至100 mL。充分溶解后，過(guò)直徑為9 cm的定量分析濾紙，取濾液制備成蒜姜復(fù)合調(diào)味汁備用。

1.3.2? 感官剖面分析

感官評(píng)價(jià)參考馮飛[7]的方法并稍作修改，感官評(píng)價(jià)指標(biāo)和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。邀請(qǐng)8名經(jīng)過(guò)專業(yè)訓(xùn)練的感官評(píng)價(jià)人員對(duì)蒜姜復(fù)合調(diào)味汁的色澤、氣味、滋味、質(zhì)地指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，評(píng)分總分為100分，打分精確到小數(shù)點(diǎn)后一位。通過(guò)結(jié)果分析，獲取感官評(píng)價(jià)結(jié)果。

1.3.3? 蒜姜復(fù)合調(diào)味汁色差分析

利用色差分析儀對(duì)蒜姜復(fù)合調(diào)味汁的色差進(jìn)行測(cè)定，取4次平行結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

1.3.4? 蒜姜復(fù)合調(diào)味汁電子鼻測(cè)定

蒜姜復(fù)合調(diào)味汁電子鼻測(cè)定方法參考劉強(qiáng)等[8]的方法并稍作修改。利用TIN-3電子鼻對(duì)檢測(cè)樣品進(jìn)行嗅覺(jué)信號(hào)采集，取10 mL樣品置于頂空進(jìn)樣瓶中，密封，每個(gè)樣品采集3個(gè)平行，進(jìn)行后續(xù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。檢測(cè)條件：進(jìn)樣量300 μL；采樣時(shí)間2 s/次；傳感器歸零時(shí)間10 s；樣品分析時(shí)間90 s。

1.3.5? 蒜姜復(fù)合調(diào)味汁電子舌測(cè)定

蒜姜復(fù)合調(diào)味汁電子舌測(cè)定方法參考李燮昕等[9]的方法并稍作修改。對(duì)制備的樣品利用BA-301S電子舌進(jìn)行味覺(jué)信號(hào)收集分析，取10 mL樣品放入電子舌檢測(cè)專用燒杯中，自動(dòng)進(jìn)樣后按照以下檢測(cè)條件進(jìn)行檢測(cè)：樣品檢測(cè)時(shí)間150 s，循環(huán)測(cè)試4次，去除首次測(cè)試數(shù)據(jù)，對(duì)其余3次數(shù)據(jù)進(jìn)行平均統(tǒng)計(jì)計(jì)算。

1.3.6? 蒜姜復(fù)合調(diào)味汁配方優(yōu)化

通過(guò)感官評(píng)分、色差分析、電子鼻嗅覺(jué)分析和電子舌味覺(jué)分析數(shù)據(jù)綜合評(píng)判，獲得累計(jì)貢獻(xiàn)率超過(guò)80%的兩個(gè)因素。

固定生抽醬油添加量5%（體積比）、料酒添加量5%（體積比），調(diào)整蒜姜比例，以蒜姜質(zhì)量比為1∶1、1∶2、2∶1調(diào)配后，分別以兩個(gè)主成分因素進(jìn)行評(píng)判，比較3種比例下蒜姜復(fù)合調(diào)味汁的品質(zhì)，優(yōu)化配方比例。

1.4? 數(shù)據(jù)分析與處理

利用Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)平均值處理及繪圖。利用SPSS 12.0 進(jìn)行單因素方差分析、相關(guān)性分析及主成分分析。

2? 結(jié)果分析

2.1? 蒜姜復(fù)合調(diào)味汁的感官剖面分析

由表2和圖1可知，總體上該款復(fù)合調(diào)味汁在色澤（（23.3±0.1）分）、質(zhì)地（（24.3±0.1）分）上讓評(píng)分人員比較滿意，但其氣味和滋味評(píng)分低于20分，評(píng)分人員對(duì)其接受度有所保留。這主要是由于此款復(fù)合調(diào)味汁主要用于肉類、水產(chǎn)品烹調(diào)過(guò)程中的腌制或烹飪，達(dá)到去腥提鮮的作用，并不建議直接食用，因此直接品嘗時(shí)感官效果可能不佳。

2.2? 蒜姜復(fù)合調(diào)味汁色差分析

在中餐菜肴制作過(guò)程中，成品菜肴的色澤、色彩搭配極大影響著食用者的觀感和體驗(yàn)。菜肴顏色沉悶或顏色與常規(guī)認(rèn)知不符，即使菜肴本身滋味不錯(cuò)，食用者也可能不會(huì)食用這一菜肴。由色差分析可知，蒜姜復(fù)合調(diào)味汁的亮度值（L*）為1.69±1.58，紅綠值（a*）為3.824±2.14，黃藍(lán)值（b*）為2.535±1.245。從視覺(jué)感受來(lái)看，主要體現(xiàn)為液體呈紅褐色，較清透。這主要是由于生抽醬油本身顏色較暗沉，從而導(dǎo)致蒜姜復(fù)合調(diào)味汁的亮度較低。

2.3? 蒜姜復(fù)合調(diào)味汁電子鼻測(cè)定結(jié)果

蒜姜復(fù)合調(diào)味汁電子鼻檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3和圖2。

本文選用的電子鼻W1C傳感器對(duì)芳香成分靈敏，W5S對(duì)氮氧化合物靈敏，W2W對(duì)芳香成分和無(wú)機(jī)硫化物靈敏，W1W對(duì)硫化物靈敏，W3S對(duì)烷烴類物質(zhì)很靈敏，W6S對(duì)氫氣較靈敏[10]。可以看出，由于大蒜、生姜本身均有芳香氣味，因此反映芳香氣味的W1C響應(yīng)值較高，達(dá)到6.315±0.241，同時(shí)烷烴類成分所散發(fā)的氣味在此款復(fù)合調(diào)味汁中的響應(yīng)值最高，為7.261±0.413。氫氣在蒜姜復(fù)合調(diào)味汁中的響應(yīng)值僅有0.326±0.006，表明幾乎不存在氫氣味。

2.4? 蒜姜復(fù)合調(diào)味汁電子舌測(cè)定結(jié)果

由表4和圖3可知，蒜姜復(fù)合調(diào)味汁最突出的風(fēng)味是咸味，其響應(yīng)值超過(guò)9，達(dá)到9.312±0.036，其次是鮮味，其響應(yīng)值超過(guò)6。調(diào)味汁略有澀味，其響應(yīng)值為0.663±0.001，澀味的產(chǎn)生可能是由于生姜和大蒜的辛辣和酸澀感。但其響應(yīng)值很低，不會(huì)對(duì)主要風(fēng)味產(chǎn)生決定性影響。

2.5? 蒜姜復(fù)合調(diào)味汁品質(zhì)因素主成分分析

以3種蒜姜復(fù)合調(diào)味汁的風(fēng)味、滋味、感官評(píng)分和色差為提取特征，導(dǎo)入SPSS 12.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行主成分分析，對(duì)這4個(gè)指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)后，檢驗(yàn)平均值為94.381，檢驗(yàn)顯著性指標(biāo)P<0.01，表明該研究結(jié)果可用于主成分分析[11]。蒜姜復(fù)合調(diào)味汁的特征值、累計(jì)方差貢獻(xiàn)率見(jiàn)表5。

由表5可知，滋味響應(yīng)值和色差指標(biāo)的特征值均大于1，其累計(jì)方差貢獻(xiàn)率為99.65%，增加風(fēng)味響應(yīng)值和感官評(píng)分后，累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)到100%。因此，可以選取滋味響應(yīng)值和色差對(duì)蒜姜復(fù)合調(diào)味汁的品質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

2.6? 蒜姜復(fù)合調(diào)味汁配方優(yōu)化

在蒜姜復(fù)合調(diào)味汁的4種主要成分中，生抽醬油主要起到調(diào)整菜肴色澤及提鮮、增添咸味的作用；料酒主要起到去腥作用；而在本款復(fù)合調(diào)味汁中主要風(fēng)味和滋味的貢獻(xiàn)者是大蒜和生姜。因此在配方優(yōu)化中，固定了生抽和料酒在調(diào)味汁中的比例，僅探討蒜姜比例，從而確定此款復(fù)合調(diào)味汁的最佳配方。

調(diào)整蒜姜質(zhì)量比為1∶1、1∶2、2∶1，以同樣的調(diào)配方式制備后，進(jìn)行電子舌的滋味響應(yīng)值檢測(cè)和色差值測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表6、圖4和圖5。

由表6、圖4和圖5可知，3種蒜姜配比下的復(fù)合調(diào)味汁在電子舌響應(yīng)值和色差值的比較上差異不大，僅在電子舌響應(yīng)值的苦味、豐富性上存在一定區(qū)別；而在澀味、咸味、鮮味上，３種蒜姜配比的電子舌響應(yīng)值無(wú)顯著差異。在苦味方面，蒜姜比為1∶2時(shí)，其滋味中苦味顯著高于其他兩種配比（P=0.039），這可能是由于姜的含量多出1倍后，生姜中產(chǎn)生苦味滋味的元素影響增大，導(dǎo)致產(chǎn)生了苦味；而在豐富性方面，由于生姜中的滋味成分較豐富[12]，而3種配比中蒜姜比為1∶2時(shí)姜的含量更高，所以在此配比下復(fù)合調(diào)味汁的豐富性顯著高于其他兩種配比（P<0.05）。

而在色差值方面，3種蒜姜配比的復(fù)合調(diào)味汁也出現(xiàn)了類似電子舌響應(yīng)值的現(xiàn)象。在亮度上3種配比的復(fù)合調(diào)味汁無(wú)顯著差異，這可能是由于此款調(diào)味汁的主要色調(diào)由生抽醬油提供，而在生抽醬油加入量固定的條件下，亮度差異不明顯；但在紅綠值方面出現(xiàn)了顯著差異，蒜姜比為1∶2時(shí)為4.215±1.424，而蒜姜比為2∶1時(shí)為4.863±1.092，均顯著高于1∶1時(shí)，這可能是由于生姜汁和大蒜汁本身具有一定顏色；而在黃藍(lán)值方面，蒜姜比為1∶2時(shí)b*顯著高于其他兩種配比，也體現(xiàn)出姜汁貢獻(xiàn)了色彩。

通過(guò)對(duì)比3種不同蒜姜配比的復(fù)合調(diào)味汁的電子舌響應(yīng)值和色差值，可以確定在蒜姜比為1∶2時(shí)，此款復(fù)合調(diào)味汁呈現(xiàn)出較好的色澤和風(fēng)味，因此選擇蒜姜質(zhì)量比為1∶2、生抽醬油和料酒添加量為5%（體積比）制作復(fù)合調(diào)味汁，獲得的蒜姜復(fù)合調(diào)味汁烹調(diào)效果最佳。

3? 結(jié)論

本文以生姜、大蒜為主要原料，添加生抽醬油、料酒進(jìn)行復(fù)合調(diào)味，獲得一款復(fù)合調(diào)味汁，在中餐烹調(diào)中主要起到去腥、增香、豐富菜肴色澤的作用，主要用于肉類、水產(chǎn)品的加工烹飪。

在生抽醬油、料酒添加量為5%（體積比）、蒜姜比（質(zhì)量比）為1∶1的條件下，對(duì)此款復(fù)合調(diào)味汁進(jìn)行了色差、感官評(píng)價(jià)、電子舌響應(yīng)值（滋味）和電子鼻響應(yīng)值（風(fēng)味）的智能感官綜合評(píng)價(jià)，基于主成分分析，發(fā)現(xiàn)獲得的參數(shù)指標(biāo)電子舌響應(yīng)值和色差值的累計(jì)方差貢獻(xiàn)率為99.65%，可以作為本款復(fù)合調(diào)味汁品質(zhì)的主成分進(jìn)行比較分析。在固定生抽醬油和料酒添加量的前提下，調(diào)整蒜姜比（質(zhì)量比）為1∶1、1∶2、2∶1，考察其電子舌響應(yīng)值和色差值，綜合比較發(fā)現(xiàn)在蒜姜比（質(zhì)量比）為1∶2的條件下，其滋味因素和色澤指標(biāo)較其他兩種配比更好，可以作為生產(chǎn)此款調(diào)味汁的配比。

本文設(shè)計(jì)了一款能夠用于增香、去腥的復(fù)合調(diào)味汁，免去烹調(diào)過(guò)程中的配料準(zhǔn)備，可以提高烹飪效率，同時(shí)也為其他類型復(fù)合調(diào)味汁的研發(fā)提供了設(shè)計(jì)思路和配方優(yōu)化方法。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳玉芳.烹飪工藝對(duì)蔬菜食用品質(zhì)的影響研究[J].中國(guó)食品，2023（12）：95-97.

[2]翟卓青，尹文婷，汪學(xué)德，等.不同工藝市售芝麻油的氣味活性成分和感官品質(zhì)差異分析[J].中國(guó)油脂，2023，48（10）：50-56.

[3]王霞，徐幸蓮，王鵬.基于電子舌技術(shù)對(duì)雞肉肉質(zhì)區(qū)分的研究[J].食品科學(xué)，2012，33（21）：100-103.

[4]BLEIBAUM R N， STONE H， TAN T， et al. Comparison of sensory and consumer results with electronic nose and tongue sensors for apple juices[J].Food Quality and Preference，2002，13（6）：409-422.

[5]XIA D， ZHANG D N， GAO S T， et al. Categorization of Chinese dry-cured ham based on three sticks' method by multiple sensory technologies[J].Journal of Food Quality，2017，18：1701756.

[6]CHEN Q， HU Y Y， WEN R X， et al. Characterisation of the flavour profile of dry fermented sausages with different NaCl substitutes using HS-SPME-GC-MS combined with electronic nose and electronic tongue[J].Meat Science，2021，172：108338.

[7]馮飛.復(fù)合雜糧沖調(diào)粉的制備工藝及風(fēng)味品質(zhì)評(píng)價(jià)[D].上海：上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)，2020.

[8]劉強(qiáng)，張婷婷，周丹丹，等.基于電子鼻技術(shù)對(duì)草莓采后灰霉病的分析與早期診斷[J].食品科學(xué)，2022，43（12）：341-349.

[9]李燮昕，周航，劉世洪，等.馬鈴薯全粉速凍披薩餅坯的工藝優(yōu)化研究[J].糧食與油脂，2021，34（4）：114-118.

[10]劉源，周光宏，王錫昌，等.頂空固相微萃取氣質(zhì)聯(lián)用分析香蔥揮發(fā)性風(fēng)味成分[J]．中國(guó)調(diào)味品，2007（9）：62-64.

[11]PERES-NETO P R， JACKSON D A， SOMERS K M. How many principal components？ Stopping rules for determining the number of non-trivial axes revisited[J].Computational Statistics & Data Analysis，2005，49（4）：974-997.

[12]崔秋兵，霍峰，吳遠(yuǎn)彬，等.泡姜精油成分GC-MS分析[J].保鮮與加工，2023，23（9）：69-75.